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1、弹道跟踪转镜成像研究第25卷第5期2010年10月光电技术应用ELECFRO—OPTICTECHNC1LOGYAIPLICATIONVol.25.No.5October.20109■光电系统与设计？弹道跟踪转镜成像研究孙帅,宋玉贵(四安工业大学光电工程学院，陕四四安710032)摘要:运动冃标姿态与速度是靶场测量的重要内容，使用跟踪转镜解决了固定高速摄像机拍摄弹丸轨迹较短的状况.根据弹丸的运动规律和成像关系转化为转镜的转动规律，使得拍摄系统工作时偏心量时刻为零•另外还要考虑到电机和系统成像耍求等•系统最终能达到在整个跟踪过程中，弹丸成像长度占CCI)像面长度的1/5〜3/5,弹丸成像不超
2、出CCD像而区域，跟踪视场角度达到90.・关键词:转镜;跟踪;虚拟视窗中图分类号:T3012.3文献标识码:A文章编号:1673—1255(2010)050003—03StudyonthelmageTrackedbyMirrorinTrajectorySUNShuai,SONGYu—gui(Xi'TechnohNicalUniversity,SchoolfJ,,OptoeclectrEngineering,Xi'710032,(]hina)AbstractiThespeedandpostureofmovingtargetsareanimportantmatterinrangemeasur
3、ement,usingmirrorto,solvetheproblemofshorttrajectorytrackedbythefixedhigh一speedcamera.Accordingtothemov一ingdisciplineofprojectileandrelationshipofimaging.themovingdisciplineofthemirrorcanbegot,andSOtheeccentricitymomentofthecameraiszeroanytime.Inadditionthereisanotherconcernofmotorandsystemre一que
4、sttobeconsidered.Finallythissystemcangetawholeprocedureoftheflyingprojectile.thelengthofimageisintherangofl/5to3/5oftheCCDlength,theangleoftrackingareacanreachto90..Keywords:movingmirror;track;virtualwindow运动目标姿态耳速度是靶场测量的重要内容，是评定系统性能的重要技术指标，也是提高制导精度的重要依据.获得这些参数对于分析和评价空间0标运动特性，以及进行故障分析与进一-步优化系统设计，
5、提高武器的效能及命中精度具有重要意义11J.利用高速摄影机可以跟踪拍摄炮弹，穿甲弹，火箭弹等高速飞行的弹丸，它不仅能定性地观察飞行屮弹丸的外部特征，如发动机点火，弹托飞离，翼张开等情况，也可以定量地测量飞行中弹丸的外弹道参数，如攻角，转速，速度等_2J.在测试弹药中使用高速摄影机,常采用固定高速摄影机的方法来测量弹丸的飞行情况和各项参数•为了拍摄更多的弹丸运动轨迹，不得不采取增大收稿日期:20100722作者简介:〜1,00(1984—)，男，硕士研究生，主要从事高能激光技术的研究视场角的方法进行拍摄，增大视场角就需要远距离拍摄,弹丸图像变小，牺牲弹丸的解析度，对弹丸的滚转，章动，尾翼张
6、开,脉冲点火等过程无法进行记录.文中利用旋转反射转镜来实现对弹丸进行实时跟踪摄影，能够在不牺牲弹丸解析度的情况下增大视场角.不需要额外的探测手段,拍摄成本较低.该方案是在高速摄像机前方放置一面可旋转的镜子,由外部信号控制触发开始跟踪，当弹丸飞行进入跟踪用转镜的拍摄范围后，电机按照预估转动规律转动转镜，使得摄像机跟踪拍摄到弹丸的飞行过程.4光电技术应用第25卷I弹丸成像研究1・1弹丸外弹道运动模型弹丸在飞行中受到的作用力主要是地球的作用力和空气动力.在系统中跟踪距离相对于弹丸运动轨迹较短,弹丸在竖直方向的下降幅度不明显，可以忽略重力在跟踪过程对弹丸的作用•又由于射角为零，攻角很小，因此做一
7、下假设:从炮口到跟踪结束这段过程中弹丸只受空气动力的作用，弹丸运动轨迹为直线,并且与地平面平行.弹道轨迹1,图1弹丸在跟踪过程中的运动模型根据假设可知，弹丸在此过程中作变加速直线运动如图1,弹丸在飞行过程中受到的空气阻力为F=110sc0(),其中,10为空气密度;V为弹体质心相对于空气的速度;S为弹体最大横截断面面积;.()为空气阻力系数,V/C是马赫数，是声速，用表示弹丸的炮U速度.由动力学方程:7Jla=„a=dv/df(1)
